Mi az a grafén?

Kevés olyan anyag van, amelyet szuperanyagként hirdetnek, ahhoz, hogy ilyennek ismerjék el, elég figyelemre méltó tulajdonságokra van szüksége. A grafén egy viszonylag nemrégiben felfedezett anyag, amely számos érdekes tulajdonsággal rendelkezik, például milyen erős és könnyű. A tudósok és kutatók keményen dolgoznak, új technikákat kutatnak a grafén előállítására, és feltárják annak lehetséges felhasználási lehetőségeit.

A grafén a szén ember által alkotott allotrópja vagy formája. Hatszögletű szerkezetből áll, mint a grafitban, de csak egy atom vastagságú lap, ami rendkívül könnyűvé teszi. A technikailag többrétegű lapokat még mindig grafénnek nevezik, amíg körülbelül 30 réteg nem alakul ki, majd ezt követően grafitnak nevezik.

A grafén által használt hatszögletű szerkezetben a rendelkezésre álló négy elektron közül három erős szigma kötést hoz létre három másik szénatommal. A végső rendelkezésre álló elektron szabadon utazhat a grafén teljes lapján. A szénatomonkénti szabad elektron elektromosan vezetővé teszi a grafént, és a kutatások kimutatták, hogy vezetőbb is lehet, mint a réz. A három erős kötések miatt a grafén olyan nehezen törhető fel, hogy ha egy ugyanolyan vastag acéllapot készítenénk, a grafén 100-szor erősebb lenne, mint a legerősebb acél.

Az optikai fénynek mindössze 2,3%-a nyelődik el, így a grafén szinte átlátszónak tűnik, ez elsősorban annak tudható be, hogy csak egy atomnyi vastag.

A grafén együttes erejét, súlyát és átlátszóságát szemlélteti a két úttörő kutatónak 2010-ben odaítélt Nobel-díj. Egy 1 négyzetméteres grafénlap, ha függőágyat csinálna, egy 4 kg-os macskát is elbírna. miközben szinte teljesen átlátszó, és csak annyit nyom, mint a macska egyik bajusza, 0,77 milligramm.

A grafénnal kapcsolatos kutatásokat számos különböző kutatási területen folytatják, például az orvostudományban, az elektronikában és a környezetvédelemben. A kereskedelmi alkalmazások egyik fő korlátozó tényezője történelmileg a költségek voltak. Az első megalkotása óta eltelt évtizedben azonban a grafén előállításának költsége jelentősen csökkent, ami azt jelenti, hogy kezdenek megjelenni a kereskedelmi alkalmazások.

Az egyik kulcsfontosságú iparág, ahol a fogyasztók egy napon a grafén változását fogják látni, az akkumulátorok lesznek. A kutatások kimutatták, hogy a grafén képes lesz nagy mennyiségű energiát tárolni kisebb és könnyebb csomagokban, mint a jelenlegi lítium akkumulátorok, amelyek esetleg órák helyett néhány perc alatt tölthetők fel. A grafén akkumulátorok valószínűleg rugalmasak is lesznek, így könnyen tekerhetők vagy formázhatók különböző formák.